JP6826371B2 - Hydraulic drive piston device and crosshead internal combustion engine - Google Patents
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Description
本発明は、2種類の圧力を出力可能な液圧駆動ピストン装置、この液圧駆動ピストン装置が燃料噴射装置として適用されるクロスヘッド式内燃機関に関するものである。 The present invention relates to a hydraulically driven piston device capable of outputting two types of pressure, and a crosshead internal combustion engine to which this hydraulically driven piston device is applied as a fuel injection device.
舶用の内燃機関にて、排ガス中のNOxを低減するものとしては、排ガス再循環(EGR)がある。このEGRは、内燃機関の燃焼室から排気ラインに排出された排ガスの一部を排気ガス再循環ラインに分岐し、燃焼用空気に混入して燃焼用ガスとし、燃焼室に戻すものである。そのため、燃焼用ガスは、酸素濃度が低下し、燃料と酸素との反応である燃焼の速度を遅らせることで燃焼温度が低下し、NOxの発生量を減少させることができる。 Exhaust gas recirculation (EGR) is an internal combustion engine for marine use that reduces NOx in exhaust gas. In this EGR, a part of the exhaust gas discharged from the combustion chamber of the internal combustion engine to the exhaust line is branched into the exhaust gas recirculation line, mixed with the combustion air to be the combustion gas, and returned to the combustion chamber. Therefore, in the combustion gas, the oxygen concentration is lowered, and the combustion temperature is lowered by delaying the combustion speed, which is the reaction between the fuel and oxygen, so that the amount of NOx generated can be reduced.
この内燃機関により駆動力を得て推進する船舶は、NOxの排出量の規制を受けるECA(NOx規制海域)にて、排ガス再循環装置を作動させて航行し、NOxの排出量の規制を受けないECA外にて、排ガス再循環装置を停止させて航行する。即ち、ECA海域とECA以外の海域とで、運航モードを切り替えている。この場合、ECA海域では、NOxの排出量を削減するため、EGRシステムを作動するが、低酸素燃焼によるスモーク増大を避けるため、燃料噴射圧力を高圧に設定する必要がある。一方、ECA海域外では、燃料を高圧噴射すると燃焼が活発となり、燃焼温度が高くなることからNOxの発生量が増大してしまうため、燃料噴射圧力を低圧に設定する必要がある。 Vessels that are propelled by obtaining driving force from this internal combustion engine navigate by operating an exhaust gas recirculation device in ECA (NOx regulated sea area) that is regulated by NOx emissions, and are subject to NOx emission regulations. The exhaust gas recirculation device is stopped and sailed outside the ECA. That is, the operation mode is switched between the ECA sea area and the sea area other than the ECA. In this case, in the ECA sea area, the EGR system is operated in order to reduce NOx emissions, but it is necessary to set the fuel injection pressure to a high pressure in order to avoid an increase in smoke due to low oxygen combustion. On the other hand, outside the ECA sea area, when fuel is injected at high pressure, combustion becomes active and the combustion temperature rises, so that the amount of NOx generated increases. Therefore, it is necessary to set the fuel injection pressure to low pressure.
このような問題を解決するものとして、例えば、下記特許文献に記載されたものがある。各特許文献に記載された燃料噴射装置は、作動油の圧力を増圧ピストンにより増圧して燃料噴射ポンプのプランジャに伝達する増圧装置を設け、ECA海域とECA海域外とで、燃料噴射圧力を調整可能としたものである。 As a solution to such a problem, for example, there is one described in the following patent documents. The fuel injection device described in each patent document is provided with a pressure booster that boosts the pressure of the hydraulic oil by a pressure boosting piston and transmits it to the plunger of the fuel injection pump, and the fuel injection pressure is provided in the ECA sea area and outside the ECA sea area. Is adjustable.
ところが、上述した従来の燃料噴射装置は、複数の電磁弁を用いて燃料噴射圧力を調整可能とすることから、構造が複雑化して高コスト化を招くという問題がある。 However, the above-mentioned conventional fuel injection device has a problem that the structure becomes complicated and the cost increases because the fuel injection pressure can be adjusted by using a plurality of solenoid valves.
本発明は上述した課題を解決するものであり、構造の簡素化を図ると共に2種類の圧力を出力可能とする液圧駆動ピストン装置及びクロスヘッド式内燃機関を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a hydraulically driven piston device and a crosshead internal combustion engine capable of outputting two types of pressures while simplifying the structure.
上記の目的を達成するための本発明の液圧駆動ピストン装置は、中空形状をなして長手方向の一端部に第1作動液体の供給部が設けられて他端部に第2作動液体の吐出部が設けられるケースと、大径部と小径部が軸方向に連結されて前記ケース内に軸方向に移動自在に支持されると共に前記供給部に前記大径部の受圧面が対向して配置されて前記吐出部に前記小径部の加圧面が対向して配置されるピストンと、前記ケースにおける前記加圧面と前記吐出部との間に形成されると共に第2作動液体を吸入可能な圧縮室と、前記供給部または前記吐出部と前記ケースにおける前記大径部と前記小径部の段付部に形成される油圧室とを連通する循環流路と、前記循環流路を開閉すると共に前記循環流路を流れる第1作動液体または第2作動液体を外部に排出する制御弁と、を備えることを特徴とするものである。 The hydraulically driven piston device of the present invention for achieving the above object has a hollow shape, a first working liquid supply part is provided at one end in the longitudinal direction, and a second working liquid is discharged at the other end. A case in which the portion is provided and a large-diameter portion and a small-diameter portion are axially connected and supported so as to be movable in the axial direction in the case, and the pressure receiving surface of the large-diameter portion is arranged to face the supply portion. A compression chamber formed between the piston in which the pressure surface of the small diameter portion is arranged to face the discharge portion and the pressure surface and the discharge portion in the case and capable of sucking the second working liquid. And the circulation flow path that communicates the supply part or the discharge part with the hydraulic chamber formed in the large-diameter part and the stepped part of the small-diameter part in the case, and the circulation flow path is opened and closed and the circulation. It is characterized by including a control valve for discharging the first working liquid or the second working liquid flowing through the flow path to the outside.
従って、ピストンの作動時、制御弁により循環流路を開放すると、供給部または吐出部と油圧室とが連通することで、油圧室の断面積の少なくとも一部がキャンセルされるため、ピストンは受圧面が受けた油圧を増圧して加圧面が圧縮室の第2作動油を加圧し、吐出部から低圧の第2作動油が吐出される。一方、制御弁により循環流路を閉止して第1作動液体または第2作動液体を外部に排出することで、大径部と小径部との断面積差によりピストンは受圧面が受けた油圧を増圧して加圧面が圧縮室の第2作動油を加圧し、吐出部から高圧の第2作動油が吐出される。制御弁の作動だけで第2作動油の圧力を調整することができ、構造の簡素化を図ることができると共に、圧力の異なる2種類の第2作動液体を出力することができる。 Therefore, when the circulation flow path is opened by the control valve when the piston is operating, at least a part of the cross-sectional area of the hydraulic chamber is canceled by the communication between the supply unit or the discharge unit and the hydraulic chamber, so that the piston receives pressure. The pressure received by the surface is increased, the pressurized surface pressurizes the second hydraulic oil in the compression chamber, and the low-pressure second hydraulic oil is discharged from the discharge portion. On the other hand, by closing the circulation flow path with the control valve and discharging the first working liquid or the second working liquid to the outside, the piston receives the oil pressure received by the pressure receiving surface due to the difference in cross-sectional area between the large diameter part and the small diameter part. The pressure is increased and the pressurizing surface pressurizes the second hydraulic oil in the compression chamber, and the high-pressure second hydraulic oil is discharged from the discharge portion. The pressure of the second hydraulic oil can be adjusted only by operating the control valve, the structure can be simplified, and two types of second hydraulic liquids having different pressures can be output.
本発明の液圧駆動ピストン装置では、前記油圧室は、前記ケースと、前記小径部の外周面と、前記大径部とによって区画され、前記循環流路は、一端部が前記油圧室に連通し、他端部が前記供給部に連通することを特徴としている。 In the hydraulic drive piston device of the present invention, the hydraulic chamber is partitioned by the case, the outer peripheral surface of the small diameter portion, and the large diameter portion, and one end of the circulation flow path communicates with the hydraulic chamber. However, the other end portion communicates with the supply portion.
従って、ピストンの作動時、制御弁により循環流路を開放すると、油圧室の第1作動油が循環流路を通して供給部に戻ることで、油圧室の断面積の少なくとも一部がキャンセルされるため、大径部と小径部との断面積差によりピストンが受けた第1作動油の油圧を増圧し、吐出部から低圧の第2作動油が吐出される。一方、制御弁により循環流路を閉止して第1作動液体を外部に排出するため、大径部と小径部との断面積差によりピストンが受けた第1作動油の油圧を増圧し、吐出部から高圧の第2作動油が吐出される。制御弁により第1作動油の流路を変更するだけで、容易に第2作動油の圧力を調整することができる。 Therefore, when the circulation flow path is opened by the control valve when the piston is operating, the first hydraulic oil in the hydraulic chamber returns to the supply section through the circulation flow path, so that at least a part of the cross-sectional area of the hydraulic chamber is canceled. The oil pressure of the first hydraulic oil received by the piston is increased by the difference in cross-sectional area between the large diameter portion and the small diameter portion, and the low pressure second hydraulic oil is discharged from the discharge portion. On the other hand, since the circulation flow path is closed by the control valve and the first hydraulic fluid is discharged to the outside, the oil pressure of the first hydraulic oil received by the piston is increased and discharged due to the difference in cross-sectional area between the large diameter portion and the small diameter portion. High-pressure second hydraulic oil is discharged from the unit. The pressure of the second hydraulic oil can be easily adjusted only by changing the flow path of the first hydraulic oil with the control valve.
本発明の液圧駆動ピストン装置では、前記油圧室は、外径が前記小径部の外径と同径であって、前記段付部に形成され、前記循環流路は、一端部が前記油圧室に連通し、他端部が前記吐出部に連通することを特徴としている。 In the hydraulic drive piston device of the present invention, the hydraulic chamber has an outer diameter the same as the outer diameter of the small diameter portion and is formed in the stepped portion, and one end of the circulation flow path is the hydraulic pressure. It is characterized in that it communicates with the chamber and the other end thereof communicates with the discharge portion.
従って、ピストンの作動時、制御弁により循環流路を開放すると、吐出部の第2作動油が循環流路を通して油圧室に戻ることで、大径部と小径部との断面積差の少なくとも一部がキャンセルされるため、大径部と小径部との断面積差によりピストンが受けた第1作動油の油圧を増圧し、吐出部から低圧の第2作動油が吐出される。一方、制御弁により循環流路を閉止して第2作動液体を外部に排出するため、大径部と小径部との断面積差によりピストンが受けた第1作動油の油圧を増圧し、吐出部から高圧の第2作動油が吐出される。制御弁により第2作動油の流路を変更するだけで、容易に第2作動油の圧力を調整することができる。 Therefore, when the circulation flow path is opened by the control valve when the piston is operating, the second hydraulic oil in the discharge portion returns to the hydraulic chamber through the circulation flow path, so that at least one of the cross-sectional area differences between the large diameter portion and the small diameter portion Since the portion is canceled, the oil pressure of the first hydraulic oil received by the piston is increased by the difference in cross-sectional area between the large diameter portion and the small diameter portion, and the low pressure second hydraulic oil is discharged from the discharge portion. On the other hand, since the circulation flow path is closed by the control valve and the second hydraulic fluid is discharged to the outside, the oil pressure of the first hydraulic oil received by the piston is increased and discharged due to the difference in cross-sectional area between the large diameter portion and the small diameter portion. High-pressure second hydraulic oil is discharged from the unit. The pressure of the second hydraulic oil can be easily adjusted only by changing the flow path of the second hydraulic oil with the control valve.
本発明の液圧駆動ピストン装置では、前記制御弁を駆動制御する制御装置が設けられ、前記制御装置は、第2作動液体を高圧で吐出するとき、前記制御弁により前記循環流路を開放する一方、第2作動液体を低圧で吐出するとき、前記循環流路を流れる第2作動液体を外部に排出することを特徴としている。 In the hydraulic drive piston device of the present invention, a control device for driving and controlling the control valve is provided, and the control device opens the circulation flow path by the control valve when the second working liquid is discharged at a high pressure. On the other hand, when the second working liquid is discharged at a low pressure, the second working liquid flowing through the circulation flow path is discharged to the outside.
従って、制御弁を駆動制御するだけで、第2作動油の圧力を容易に調整することができ、構造の簡素化を図ることができると共に、2種類の圧力を出力することができる。 Therefore, the pressure of the second hydraulic oil can be easily adjusted only by driving and controlling the control valve, the structure can be simplified, and two types of pressures can be output.
本発明の液圧駆動ピストン装置では、第2作動液体は、燃料であることを特徴としている。 In the hydraulically driven piston device of the present invention, the second working liquid is a fuel.
従って、第2作動液体を燃料とすることで、制御弁を操作するだけで、燃料の圧力を容易に調整することができる。 Therefore, by using the second working liquid as the fuel, the pressure of the fuel can be easily adjusted only by operating the control valve.
また、本発明のクロスヘッド式内燃機関は、燃料噴射弁に燃料を供給する燃料噴射ポンプとして前記液圧駆動ピストン装置が適用される、ことを特徴とするものである。 Further, the crosshead type internal combustion engine of the present invention is characterized in that the hydraulic drive piston device is applied as a fuel injection pump for supplying fuel to a fuel injection valve.
従って、液圧駆動ピストン装置を燃料噴射弁に燃料を供給する装置に適用することで、制御弁を操作するだけで、燃料噴射弁からの燃料の噴射圧力を容易に調整することができる。 Therefore, by applying the hydraulically driven piston device to the device that supplies fuel to the fuel injection valve, it is possible to easily adjust the fuel injection pressure from the fuel injection valve simply by operating the control valve.
本発明の液圧駆動ピストン装置及びクロスヘッド式内燃機関によれば、供給部または吐出部とピストンの油圧室とを連通する循環流路に制御弁を設けるので、制御弁の作動だけで第2作動油の圧力を調整することができ、構造の簡素化を図ることができると共に、圧力の異なる2種類の第2作動液体を出力することができる。 According to the hydraulic drive piston device and the crosshead type internal combustion engine of the present invention, since the control valve is provided in the circulation flow path that communicates the supply unit or the discharge unit with the hydraulic chamber of the piston, the second operation is performed only by operating the control valve. The pressure of the hydraulic oil can be adjusted, the structure can be simplified, and two types of second hydraulic liquids having different pressures can be output.
以下に添付図面を参照して、本発明に係る液圧駆動ピストン装置及びクロスヘッド式内燃機関の好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。 Hereinafter, preferred embodiments of the hydraulically driven piston device and the crosshead internal combustion engine according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It should be noted that the present invention is not limited to this embodiment, and when there are a plurality of embodiments, the present invention also includes a combination of the respective embodiments.
[第1実施形態]
第1実施形態では、本発明の液圧駆動ピストン装置を、クロスヘッド式内燃機関に用いられる燃料噴射装置の燃料噴射ポンプに適用して説明する。クロスヘッド式内燃機関は、例えば、船舶推進用の主機として用いられ、2ストローク1サイクルのユニフロー掃気方式のディーゼルエンジンである。このディーゼルエンジンは、図示しないが、シリンダライナと、シリンダカバーと、ピストンと、排気弁と、掃気ポートと、燃料噴射装置とを備えている。
[First Embodiment]
In the first embodiment, the hydraulically driven piston device of the present invention will be described by applying it to a fuel injection pump of a fuel injection device used in a crosshead internal combustion engine. The crosshead internal combustion engine is, for example, a 2-stroke, 1-cycle uniflow scavenging diesel engine used as a main engine for ship propulsion. Although not shown, this diesel engine includes a cylinder liner, a cylinder cover, a piston, an exhaust valve, a scavenging port, and a fuel injection device.
図2は、第1実施形態の燃料噴射装置を表す概略構成図である。 FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing the fuel injection device of the first embodiment.
第1実施形態において、図2に示すように、燃料噴射装置10は、船舶に搭載される舶用大型ディーゼルエンジン(クロスヘッド式内燃機関)に搭載されている。燃料噴射装置10は、燃料噴射弁11と、燃料噴射ポンプ12と、蓄圧管制弁ブロック13とを備えている。
In the first embodiment, as shown in FIG. 2, the
燃料噴射弁11は、図示しないディーゼルエンジンの燃焼室に燃料を噴射するものである。燃料噴射ポンプ12は、この燃料噴射弁11に燃料を圧送するものであり、燃料配管14を介して連結されている。蓄圧管制弁ブロック13は、燃料噴射ポンプ12を駆動制御するものであり、ディーゼルエンジンのシリンダブロック側面等に設置され、塔状に構成された燃料噴射ポンプ12がこの蓄圧管制弁ブロック13の上部に立設されている。
The fuel injection valve 11 injects fuel into the combustion chamber of a diesel engine (not shown). The
以下、第1実施形態の燃料噴射ポンプ12について詳細に説明する。図1は、第1実施形態の液圧駆動ピストン装置としての燃料噴射ポンプを表す縦断面図である。
Hereinafter, the
第1実施形態の燃料噴射ポンプ12は、図1に示すように、ポンプケース(ケース)21と、プランジャバレル22と、プランジャ(ピストン)23と、吸入弁24と、吐出弁25とを備えている。そして、このプランジャバレル22と吸入弁24と吐出弁25は、ポンプケース21内で長手方向に沿って直線状をなすように直列に配置され、吸入弁24と吐出弁25の外壁面がプランジャバレル22に支持され、プランジャバレル22の外壁面がポンプケース21に支持されている。
As shown in FIG. 1, the fuel injection pump 12 of the first embodiment includes a pump case (case) 21, a
ポンプケース21は、円筒形状をなすケース本体31と、円筒形状をなす支持筒32と、円柱形状をなす押え部材33とを備え、上端部(一端部)側に作動油(第1作動流体)の供給部が設けられ、下端部(他端部)側に燃料(第2作動流体)の吐出部が設けられている。ケース本体31は、プランジャバレル22などを収容する第1収容部34と、プランジャ23などを収容する第2収容部35とが設けられている。第1収容部34及び第2収容部35は、連続した空間部により構成され、第1収容部34が第2収容部35より上方に位置し、内径寸法が同寸法となっている。
The
支持筒32は、外周面がケース本体31における下端部(第2収容部35)の内周面に嵌合して連結ボルト(図示略)により連結されている。支持筒32は、径方向における中心部に軸心方向に沿ってプランジャ23を移動自在に支持する支持孔36が形成されている。そして、この支持筒32は、下端部が蓄圧管制弁ブロック13の上面部に固定されている。
The outer peripheral surface of the
押え部材33は、下端部の外周面がケース本体31における上端部(第1収容部34)の内周面に嵌合して固定されている。押え部材33は、外径寸法がケース本体31の外径寸法と同じであり、ケース本体31における第1収容部34の上端部に嵌合してプランジャバレル22と吐出弁25を押圧する嵌合部37が設けられると共に、外周面側に軸心方向に沿う取付孔38が周方向に所定間隔で複数形成されている。そして、押え部材33は、嵌合部37がケース本体31の第1収容部34に嵌合し、ケース本体31の上端面に密着した状態で、複数の締結ボルト39が各取付孔38を貫通し、ケース本体31に形成されたねじ穴(図示略)に螺合することでケース本体31に固定される。
The outer peripheral surface of the lower end of the pressing
プランジャバレル22は、ポンプケース21におけるケース本体31内に配置されている。プランジャバレル22は、上部側の円筒形状をなす収容部40と、中間部の大径部41と、下部側の小径部42とが設けられ、収容部40の外周面に上方側に向けて拡径する傾斜部43が形成されている。一方、ポンプケース21は、第1収容部34の内周面に上方側に向けて拡径する傾斜部44が設けられている。この傾斜部44は、プランジャバレル22の傾斜部43と同じ角度に設定されている。また、プランジャバレル22は、径方向における中心部に軸心方向に沿ってプランジャ23を移動自在に支持する支持孔45が形成されると共に、外周部に段付部46が形成されている。
The
そのため、プランジャバレル22は、ポンプケース21内に上方から挿入されて配置され、傾斜部43が傾斜部44に当接することで軸方向の位置決めがなされる。
Therefore, the
プランジャ23は、上部側から下部側に向けて小径部47、中径部48、大径部49が設けられ、小径部47の上面が加圧面50となり、大径部49の下面が受圧面51となる。この場合、小径部47と中径部48と大径部49は、外径が順に大きくなるように設定されている。プランジャ23は、ポンプケース21におけるケース本体31内に配置され、小径部47がプランジャバレル22の支持孔45内で軸心方向に沿って移動自在に支持されると共に、大径部49が支持筒32の支持孔36内で軸心方向に沿って移動自在に支持されている。
The
また、プランジャ23は、リターンスプリング52の付勢力により第1方向Aに付勢支持されている。このリターンスプリング52は、圧縮コイルばねであり、プランジャ23とプランジャバレル22との間に配置されている。プランジャ23は、中径部48にばね受け部材53が固定されている。リターンスプリング52は、下端部がばね受け部材53に弾圧し、上端部が段付部46に弾圧することで、プランジャ23を第1方向Aに付勢されている。そして、プランジャ23は、受圧面51に対して蓄圧管制弁ブロック13からの作動油が作用するように構成され、この作動油の圧力により第1方向Aとは逆方向の第2方向B(軸方向における上方)に移動することができる。
Further, the
吸入弁24は、吸入弁本体61と、弁体62と、圧縮ばね63とから構成されている。吸入弁本体61は、径方向における中心部に軸心方向に沿って燃料通路64が形成されている。吸入弁24は、吸入弁本体61がプランジャバレル22の収容部40内に配置され、下面が収容部40の上面に密着することで、吸入弁24とプランジャバレル22とプランジャ23とにより径方向の中心部に位置して燃料圧縮室(圧縮室)65が区画されている。また、吸入弁24における吸入弁本体61とプランジャバレル22における収容部61との間に燃料給排室66が区画されている。この燃料給排室66は、リング形状をなす空間部であり、吸入弁本体61を径方向に貫通する複数の燃料吸入通路67を介して燃料圧縮室65に連通されている。
The
また、ポンプケース21は、ケース本体31を径方向に貫通する燃料供給路68Aと燃料排出路68Bが周方向に所定間隔を空けて形成されている。プランジャバレル22とポンプケース21におけるケース本体31との間に燃料給排室69が区画されている。この燃料給排室69は、リング形状をなす空間部であり、プランジャバレル22を径方向に貫通する複数の燃料吸入通路70を介して燃料給排室66に連通されている。燃料供給路68A及び燃料排出路68Bは、一端部が燃料給排室69に連通し、他端部が燃料供給装置(図示略)に連結されている。
Further, the
吸入弁24は、外部から燃料供給路68Aを通して燃料給排室69に供給された燃料を燃料吸入通路70から燃料給排室66及び燃料吸入通路67を介して燃料圧縮室65に吸入することができる。即ち、弁体62は、吸入弁本体61における燃料通路64に配置され、軸心方向に移動自在であると共に、圧縮ばね63の付勢力により吸入弁座に押圧され、燃料吸入通路67と燃料圧縮室65の連通を遮断している。そのため、燃料供給装置により燃料供給路68Aから燃料給排室69に供給され、燃料吸入通路70から燃料給排室66に供給され、燃料吸入通路67から弁体62に作用する燃料の圧力が高くなると、弁体62が圧縮ばね63の付勢力に抗して上昇して吸入弁座から離れ、燃料吸入通路67と燃料圧縮室65が連通する。すると、燃料給排室66の燃料が燃料吸入通路67を通して燃料圧縮室65に吸入される。
The
吐出弁25は、吸入弁本体71と、弁体72と、圧縮ばね73とから構成されている。吸入弁本体71は、径方向における中心部に軸心方向に沿って燃料通路74が形成されており、下面が吸入弁24の上面に密着することで、各燃料通路64,74が直列に連通している。吐出弁25は、燃料圧縮室65に供給された燃料を外部に吐出することができる。即ち、弁体72は、吐出弁本体71における燃料通路74に配置され、軸心方向に移動自在であると共に、圧縮ばね73の付勢力により吐出弁座に押圧し、燃料通路64と燃料通路74の連通を遮断している。
The
また、押え部材33は、径方向における中心部に燃料吐出通路(吐出部)75が設けられると共に、燃料吐出通路75の周囲にばね収容部76が設けられている。燃料吐出通路75は、一端部が燃料通路74に連通し、他端部に連結プラグ(図示略)が連結されている。ばね収容部76は、吐出弁25側に開口し、圧縮ばね73が収容されている。
Further, the pressing
そのため、プランジャ23が第2方向Bに移動し、燃料圧縮室65内の燃料圧力が上昇すると、燃料圧縮室65内の燃料圧力が燃料通路64を通して弁体72に作用する。そして、燃料圧縮室65内の燃料圧力が更に高くなると、弁体72が圧縮ばね73の付勢力に抗して上昇して吐出弁座から離れ、燃料通路64と燃料通路74が連通する。すると、燃料圧縮室65内の燃料が燃料通路64を通して燃料通路74に流れ、燃料吐出通路75を通して外部に吐出される。
Therefore, when the
また、プランジャ23は、小径部47と中径部48と大径部49が設けられることから、中径部48と大径部49との間に直径の相違する段付部が形成されている。この中径部48と大径部49は、外周面が支持筒32の支持孔36に支持されており、中径部48及び大径部49の段付部と支持筒32の支持孔36とにより油圧室81が区画されている。そして、燃料噴射ポンプ12(ポンプケース21)に対する作動油の供給部として、蓄圧管制弁ブロック13に油圧供給部82が設けられており、油圧室81と油圧供給部82とを連通する循環流路83が設けられている。この場合、油圧室81は、外径が大径部49の外径と同径であり、内径が中径部48の外径と同径となっている。
Further, since the
循環流路83は、作動油の流路を開閉すると共にこの循環流路83を流れる作動油を外部に排出する制御弁84が設けられている。この制御弁84は、高圧側切替部84aと低圧側切替部84bとが設けられる電磁弁であって、第1循環流路83aにより油圧室81に接続され、第2循環流路83bにより油圧供給部82に接続されている。また、制御弁84は、排出流路85が接続されている。
The
制御弁84は、制御装置100により駆動制御可能となっている。制御装置100は、燃料を高圧で吐出するとき、制御弁84を駆動制御し、循環流路83と高圧側切替部84aとを接続する。すると、第2循環流路83b、油圧供給部82が閉塞され、第1循環流路83aに排出流路85が接続され、油圧室81と排出流路85が連通する。一方、制御装置100は、燃料を低圧で吐出するとき、制御弁84を駆動制御し、循環流路83と低圧側切替部84bとを接続する。そして、この循環流路83により油圧室81と油圧供給部82とが連通する。また、排出流路85を閉塞する。
The
ここで、燃料噴射ポンプ12の作動について説明する。
Here, the operation of the
図1に示すように、燃料噴射ポンプ12において、燃料供給装置により燃料供給路68Aから燃料給排室69に燃料が供給され、この燃料給排室69の燃料が燃料吸入通路70、燃料給排室66、燃料吸入通路67を通して吸入弁24に作用する。そして、吸入弁24は、弁体62に所定圧力の燃料が供給されると、この弁体62が圧縮ばね63の付勢力に抗して上方に移動することで燃料吸入通路67と燃料圧縮室65が連通し、燃料給排室69の燃料が燃料圧縮室65に吸入される。
As shown in FIG. 1, in the
このとき、蓄圧管制弁ブロック13の圧力供給部82に作動油が供給されてプランジャ23の受圧面51に所定の圧力が作用すると、プランジャ23が第2方向Bに移動する。すると、プランジャ23は、第2方向Bへの移動により加圧面50が燃料圧縮室65内の燃料を加圧し、燃料圧縮室65内の燃料圧力が上昇する。そして、燃料圧縮室65内の燃料圧力が所定圧力を超えると、吐出弁25は、弁体82が圧縮ばね83の付勢力に抗して上方に移動することで燃料通路64と燃料通路74が連通し、燃料圧縮室65内の燃料が燃料通路64を通して燃料通路74に流れ、燃料吐出通路75を通して外部に吐出される。すると、燃料噴射弁11(図2参照)は、ディーゼルエンジンの燃焼室に燃料を噴射する。
At this time, when hydraulic oil is supplied to the
ところで、船舶がECA海域を航行するときは、排ガス再循環装置を作動させるため、燃料噴射圧力を高圧に設定する一方、ECA海域外を航行するときは、排ガス再循環装置を停止させるため、燃料噴射圧力を低圧に設定する。そのため、制御装置100は、排ガス再循環装置の作動時(例えば、EGR入口弁やEGR出口弁の開放時)、制御弁84を駆動制御し、循環流路83と高圧側切替部84aとを接続する。すると、循環流路83の第1循環流路83aに排出流路85が接続され、油圧室81と排出流路85が連通する。
By the way, when a ship sails in the ECA sea area, the fuel injection pressure is set to a high pressure in order to operate the exhaust gas recirculation device, while when sailing outside the ECA sea area, the exhaust gas recirculation device is stopped, so that the fuel is used. Set the injection pressure to low pressure. Therefore, the
この状態で、作動油圧がプランジャ23の受圧面51に作用すると、プランジャ23が第2方向Bに移動し、加圧面50が燃料圧縮室65内の燃料を加圧する。このとき、大径部49の上昇により油圧室81の容積が減少することから、油圧室81の作動油が第1循環流路83a及び制御弁84の高圧側切替部84aを通して排出流路85に流れて外部に排出される。そのため、プランジャ23は、油圧室81の油圧の影響を受けることなく、大径部49と小径部47との断面積差により受圧面51が受けた作動油の油圧を加圧面50が増加して燃料圧縮室65内の燃料を加圧する。すると、燃料圧縮室65内の燃料圧力が増圧されて圧力上昇することとなり、燃料吐出通路75を通して高圧の燃料が外部に吐出される。すると、燃料噴射弁11(図2参照)は、ディーゼルエンジンの燃焼室に高圧燃料を噴射することができる。
In this state, when the hydraulic pressure acts on the
一方、制御装置100は、排ガス再循環装置の作動停止時(例えば、EGR入口弁やEGR出口弁の閉止時)、制御弁84を駆動制御し、循環流路83と低圧側切替部84bとを接続する。すると、循環流路83が開放され、この循環流路83により油圧室81と油圧供給部82とが連通する。
On the other hand, the
この状態で、作動油圧がプランジャ23の受圧面51に作用すると、プランジャ23が第2方向Bに移動し、加圧面50が燃料圧縮室65内の燃料を加圧する。このとき、大径部49の上昇により油圧室81の容積が減少することから、油圧室81の作動油が循環流路83及び制御弁84の低圧側切替部84bを通して油圧供給部82に戻る。そのため、プランジャ23は、油圧室81の断面積差、つまり、大径部49と中径部48との断面積差がキャンセルされることで、中径部48の断面積により受圧面51が受けた作動油の油圧を加圧面50が増加して燃料圧縮室65内の燃料を加圧する。すると、燃料圧縮室65内の燃料圧力が増圧されて圧力上昇することとなり、燃料吐出通路75を通して低圧の燃料が外部に吐出される。すると、燃料噴射弁11(図2参照)は、ディーゼルエンジンの燃焼室に低圧燃料を噴射することができる。
In this state, when the hydraulic pressure acts on the
このように第1実施形態の燃料噴射ポンプにあっては、中空形状をなすポンプケース21と、大径部49と小径部47が軸方向に連結されてポンプケース21内に軸方向に移動自在に支持されるプランジャ23と、ポンプケース21における加圧面50と燃料吐出通路75との間に形成されると共に燃料を吸入可能な燃料圧縮室65と、油圧供給部82とポンプケース21における大径部49と中径部48の段付部に形成される油圧室81とを連通する循環流路83と、循環流路83を開閉すると共に循環流路83を流れる作動油を外部に排出する制御弁84とを設けている。
As described above, in the fuel injection pump of the first embodiment, the
従って、制御弁84により循環流路83を開放して油圧供給部82と油圧室81とを連通すると、プランジャ23の上昇時、油圧室81の作動油が循環流路83により油圧供給部82に戻る。すると、油圧室81の断面積がキャンセルされるため、プランジャ23は、中径部48の断面積により受圧面51が受けた油圧を増圧して加圧面が燃料圧縮室65の燃料を加圧し、燃料吐出通路75から低圧の燃料を吐出することができる。一方、制御弁84により循環流路83を閉止して油圧室81に排出流路85を連通すると、プランジャ23の上昇時、油圧室81の作動油が排出流路85から外部に排出される。すると、プランジャ23は、大径部49と小径部47との断面積差により受圧面51が受けた油圧を増圧して加圧面が燃料圧縮室65の燃料を加圧し、燃料吐出通路75から高圧の燃料を吐出することができる。その結果、1個の制御弁84の駆動制御だけで燃料の吐出圧力を高圧と低圧に調整することができ、構造の簡素化を図ることができると共に、圧力の異なる2種類の燃料を容易に出力することができる。
Therefore, when the
第1実施形態の燃料噴射ポンプでは、制御弁84を駆動制御する制御装置100を設け、制御装置100は、燃料を高圧で吐出するときは制御弁84により循環流路83を閉止して循環流路83を流れる作動油を外部に排出する一方、燃料を低圧で吐出するときは循環流路83を開放する。従って、制御弁84を駆動制御するだけで、燃料の圧力を容易に調整することができ、構造の簡素化を図ることができる。
In the fuel injection pump of the first embodiment, a
また、第1実施形態のクロスヘッド式内燃機関にあっては、燃料噴射弁11に燃料を供給する燃料噴射ポンプ12を適用している。従って、制御弁84を駆動制御するだけで、燃料噴射弁11からの燃料の噴射圧力を容易に調整することができる。
Further, in the crosshead type internal combustion engine of the first embodiment, the
[第2実施形態]
図3は、第2実施形態の液圧駆動ピストン装置としての燃料噴射ポンプを表す縦断面図である。なお、上述した実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
[Second Embodiment]
FIG. 3 is a vertical cross-sectional view showing a fuel injection pump as the hydraulically driven piston device of the second embodiment. Members having the same functions as those in the above-described embodiment are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
第2実施形態において、図3に示すように、燃料噴射ポンプ12は、ポンプケース21と、プランジャバレル22と、プランジャ23と、吸入弁24と、吐出弁25とを備えている。
In the second embodiment, as shown in FIG. 3, the
プランジャ23は、上部側から下部側に向けて小径部47、連結部54、大径部49が設けられ、小径部47の上面が加圧面50となり、大径部49の下面が受圧面51となる。この場合、連結部54と小径部47と大径部49は、外径が順に大きくなるように設定されている。即ち、連結部54は、外径が小径部47及び大径部49の外径より小さい。プランジャ23は、ポンプケース21におけるケース本体31内に配置され、小径部47がプランジャバレル22の支持孔45内で軸心方向に沿って移動自在に支持されると共に、大径部49が支持筒32の支持孔36内で軸心方向に沿って移動自在に支持されている。プランジャ23は、リターンスプリング52の付勢力により第1方向Aに付勢支持されており、受圧面51に対して作用する作動油の圧力により第2方向Bに移動することができる。
The
また、プランジャ23は、小径部47と連結部54と大径部49が設けられることから、小径部47と連結部54との間に直径の相違する段付部が形成されている。この小径部47は、外周面がプランジャバレル22の支持孔45に支持されており、プランジャバレル22の下部に支持孔45を閉塞するように閉塞板91が固定されることで、小径部47及び連結部54の段付部とプランジャバレル22の支持孔45とにより油圧室92が区画されている。そして、この油圧室92と燃料圧縮室65とを連通する循環流路93が設けられている。この場合、油圧室92は、外径が小径部47の外径と同径であり、内径が連結部54の外径と同径となっている。
Further, since the
循環流路93は、作動油の流路を開閉すると共にこの循環流路93を流れる燃料を外部に排出する制御弁94が設けられている。この制御弁94は、低圧側切替部94aと高圧側切替部94bとが設けられる電磁弁であって、第1循環流路93aにより油圧室92に接続され、第2循環流路93bにより燃料圧縮室65に接続されている。また、制御弁94は、排出流路95の一端部が接続され、排出流路95の他端部が燃料給排室69に接続されている。
The
制御弁94は、制御装置100により駆動制御可能となっている。制御装置100は、燃料を高圧で吐出するとき、制御弁94を駆動制御し、循環流路93と高圧側切替部94bとを接続する。すると、循環流路93が開放され、循環流路93が油圧室92と燃料圧縮室65とを連通する。一方、制御装置100は、燃料を低圧で吐出するとき、制御弁94を駆動制御し、循環流路93と低圧側切替部94aとを接続する。すると、循環流路93が閉止され、循環流路93の第1循環流路93aが排出流路95を介して燃料給排室69に接続される。
The
ここで、燃料噴射ポンプ12の作動について説明する。なお、燃料噴射ポンプ12の基本的な作動は、第1実施形態と同様であり、省略する。
Here, the operation of the
制御装置100は、排ガス再循環装置の作動時(例えば、EGR入口弁やEGR出口弁の開放時)、制御弁94を駆動制御し、循環流路93と高圧側切替部94bとを接続する。すると、循環流路93が開放され、この循環流路93により油圧室92と燃料圧縮室65とが連通する。
The
この状態で、作動油圧がプランジャ23の受圧面51に作用すると、プランジャ23が第2方向Bに移動し、加圧面50が燃料圧縮室65内の燃料を加圧する。このとき、小径部47の上昇により燃料圧縮室65の容積が減少することから、燃料圧縮室65の燃料の一部が循環流路93及び制御弁94の高圧側切替部94bを通して油圧室92に流れる。そのため、プランジャ23は、油圧室92の断面積差により大径部49と連結部54との断面積差により受圧面51が受けた作動油の油圧を加圧面50が増加して燃料圧縮室65内の燃料を加圧する。つまり、大口径部の圧力がそのまま加圧面50に伝わる。すると、燃料圧縮室65内の燃料圧力が増圧されて圧力上昇することとなり、燃料吐出通路75を通して高圧の燃料が外部に吐出される。すると、燃料噴射弁11(図2参照)は、ディーゼルエンジンの燃焼室に高圧燃料を噴射することができる。
In this state, when the hydraulic pressure acts on the
一方、制御装置100は、排ガス再循環装置の作動停止時(例えば、EGR入口弁やEGR出口弁の閉止時)、制御弁94を駆動制御し、循環流路93と低圧側切替部94aとを接続する。すると、循環流路93が閉止され、第1循環流路93aに排出流路95が接続され、油圧室92と排出給排室69が連通する。
On the other hand, the
この状態で、作動油圧がプランジャ23の受圧面51に作用すると、プランジャ23が第2方向Bに移動し、加圧面50が燃料圧縮室65内の燃料を加圧する。このとき、小径部47の上昇により燃料給排室69の燃料が排出流路95から制御弁94の低圧側切替部94a及び第1循環流路93aを通して油圧室92に流れる。そのため、プランジャ23は、油圧室92の油圧の影響を受けることなく、大径部49の外径と連結部54の外径との断面積差により受圧面51が受けた作動油の油圧を加圧面50が増加して燃料圧縮室65内の燃料を加圧する。すると、燃料圧縮室65内の燃料圧力が増圧されて圧力上昇することとなり、燃料吐出通路75を通して低圧の燃料が外部に吐出される。すると、燃料噴射弁11(図2参照)は、ディーゼルエンジンの燃焼室に低圧燃料を噴射することができる。
In this state, when the hydraulic pressure acts on the
このように第2実施形態の燃料噴射ポンプにあっては、燃料圧縮室65とポンプケース21における小径部47と連結部54の段付部に形成される油圧室92とを連通する循環流路93と、循環流路93を開閉すると共に循環流路93を流れる燃料を外部に排出する制御弁94とを設けている。
As described above, in the fuel injection pump of the second embodiment, the circulation flow path communicating the
従って、制御弁94により循環流路93を開放して燃料圧縮室65と油圧室92とを連通すると、プランジャ23の上昇時、燃料圧縮室65の燃料が循環流路93により油圧室92に流れる。すると、プランジャ23は、大径部49と連結部54との断面積差により受圧面51が受けた油圧を増圧して加圧面50が燃料圧縮室65の燃料を加圧し、燃料吐出通路75から高圧の燃料を吐出することができる。一方、制御弁94により循環流路93を閉止して油圧室92に排出流路95を連通すると、プランジャ23の上昇時、油圧給排室69の燃料が排出流路95から油圧室92に排出される。すると、プランジャ23は、小径部47と大径部49の断面積差により受圧面51が受けた油圧を増圧して加圧面が燃料圧縮室65の燃料を加圧し、燃料吐出通路75から低圧の燃料を吐出することができる。その結果、1個の制御弁94の駆動制御だけで燃料の吐出圧力を高圧と低圧に調整することができ、構造の簡素化を図ることができると共に、圧力の異なる2種類の燃料を容易に出力することができる。
Therefore, when the
第2実施形態の燃料噴射ポンプでは、制御弁94を駆動制御する制御装置100を設け、制御装置100は、燃料を高圧で吐出するときは制御弁94により循環流路93を開放する一方、燃料を低圧で吐出するときは循環流路93を流れる燃料を外部に排出する。従って、制御弁94を駆動制御するだけで、燃料の圧力を容易に調整することができ、構造の簡素化を図ることができる。
In the fuel injection pump of the second embodiment, the
なお、上述の実施形態では、上述した実施形態では、本発明のクロスヘッド式内燃機関を舶用ディーゼルエンジンとして、主機関を用いて説明したが、発電機として用いられるディーゼルエンジンにも適用することができる。 In the above-described embodiment, in the above-described embodiment, the crosshead internal combustion engine of the present invention has been described as a marine diesel engine using a main engine, but it can also be applied to a diesel engine used as a generator. it can.
また、上述の実施形態では、本発明の液圧駆動ピストン装置を燃料噴射ポンプ12に適用して説明したが、クロスヘッド式内燃機関の排気を弁駆動する動弁装置に適用してもよい。また、液圧駆動ピストン装置は、燃料噴射ポンプ12や排気弁の動弁装置に限定されるものではなく、2種類の作動液体を用いて第2作動液体の圧力を調整する装置であれば、いずれの装置にも適用することができる。
Further, in the above-described embodiment, the hydraulic drive piston device of the present invention has been applied to the
10 燃料噴射装置
11 燃料噴射弁
12 燃料噴射ポンプ(液圧駆動ピストン装置)
13 蓄圧管制弁ブロック
21 ポンプケース(ケース)
22 プランジャバレル
23 プランジャ(ピストン)
24 吸入弁
25 吐出弁
31 ケース本体
32 支持筒
33 押え部材
47 小径部
48 中径部
49 大径部
50 加圧面
51 受圧面
52 リターンスプリング
61 吸入弁本体
62 弁体
63 圧縮ばね
64 燃料通路
65 燃料圧縮室(圧縮室)
66,69 燃料給排室
67,70 燃料吸入通路
68A 燃料供給路
68B 燃料排出路
71 吸入弁本体
72 弁体
73 圧縮ばね
74 燃料通路
75 燃料吐出通路(吐出部)
81,92 油圧室
82 油圧供給部(供給部)
83,93 循環流路
84,94 制御弁
85,95 排出流路
100 制御装置
10 Fuel injection device 11
13 Accumulation
22
24
66,69 Fuel supply /
81, 92
83,93
Claims (4)
大径部と小径部が外径の相違する連結部により軸方向に連結されて前記ケース内に軸方向に移動自在に支持されると共に前記供給部に前記大径部の受圧面が対向して配置されて前記吐出部に前記小径部の加圧面が対向して配置されるピストンと、
前記ケースにおける前記加圧面と前記吐出部との間に形成されると共に第2作動液体を吸入可能な圧縮室と、
前記吐出部と前記ケースにおける前記小径部と前記連結部の段付部に形成される油圧室とを連通する循環流路と、
前記循環流路を開閉すると共に前記循環流路を流れる第1作動液体または第2作動液体を外部に排出する制御弁と、
を備え、
前記油圧室は、外径が前記小径部の外径と同径であって、前記段付部に形成され、前記循環流路は、一端部が前記油圧室に連通し、他端部が前記吐出部に連通する、
ことを特徴とする液圧駆動ピストン装置。 A case in which a hollow shape is provided, a supply portion for the first working liquid is provided at one end in the longitudinal direction, and a discharge portion for the second working liquid is provided at the other end.
The large-diameter portion and the small-diameter portion are axially connected by connecting portions having different outer diameters and are movably supported in the case in the axial direction, and the pressure receiving surface of the large-diameter portion faces the supply portion. A piston that is arranged so that the pressure surface of the small diameter portion faces the discharge portion,
A compression chamber formed between the pressure surface and the discharge portion in the case and capable of sucking the second working liquid,
A circulation passage for communicating the pressure chamber formed stepped portion of the small-diameter portion and the connecting portion in the before and Symbol discharge unit casing,
A control valve that opens and closes the circulation flow path and discharges the first working liquid or the second working liquid flowing through the circulation flow path to the outside.
With
The outer diameter of the hydraulic chamber is the same as the outer diameter of the small diameter portion, and is formed in the stepped portion. One end of the circulation flow path communicates with the hydraulic chamber, and the other end thereof. Communicate with the discharge part,
A hydraulically driven piston device characterized by this.
ことを特徴とするクロスヘッド式内燃機関。 The hydraulically driven piston device according to any one of claims 1 to 3 is applied as a fuel injection pump that supplies fuel to a fuel injection valve.
A crosshead type internal combustion engine characterized by this.
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